城市轨道交通综合监控系统单元14颜月霞
智慧城轨建设的基本内容和技术架构分析
140智慧城轨建设的基本内容和技术架构分析颜月霞 张景霞北京交通运输职业学院 北京 100872摘 要：城市轨道交通迅猛发展，在此背景下，对智慧城轨的内涵和内容进行了总结归纳和分析，并针对智慧城轨的基本内容体系和建设目标提出了一个技术框架，构建了5个层次，包括：基础设施和技术层、公共信息平台层、能力支撑层、融合应用层、交互展示层。
最后对智慧城轨发展提出了自己的粗略建议。
关键词：智慧城轨；内涵；技术构架；建议作者简介：颜月霞，工学硕士，副教授；张景霞，工学学士，副教授。
基金项目：交通运输职业教育科研援疆项目“新疆城轨运营专业课程体系优化及网络课程建设”(编号：2018YJ204)。
截至2020年初，中国已经超过40个城市有了城市轨道交通运营线路，线路的数量超过了200条，如图1所示，地铁运营里程总和已经超6 700公里，超过4条以上线路的城市已经达到19个，2019年累计共完成200多亿人次的运输。
2019年在建的城市轨道交通规模超过6 000公里，可见，城市轨道交通仍然以高速度建设着保持了高增长的发展态势[1]。
图1 我国主要城市的城市轨道交通规模2020年3月中国城市轨道交通协会发布《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》[2]，给出了中国智慧城市轨道交通(简称智慧城轨)的时代背景、总体要求、发展战略、建设目标、建设重点、建设路径、保障措施。
主要内容如图2所示。
图2 智慧城轨纲要汇总1 发展智慧城轨的丰富内涵1.1 智慧城轨交通是交通强国时代的重要特征我国的城市轨道交通行业“互联网+信息化”建设在全球信息科技革命和我国产业结构调整变革的浪潮推动下，已经进入到一个快速发展阶段，“互联网+信息化”建设的成果在城市轨道交通行业的应用初具规模，改变了以往模式的建设方式、客运服务手段和城市轨道系统经营方式。
特别是随着大数据、云计算、人工智能、物联网、5G 、区块链、卫星通信等新基建信息技术的飞速发展，智慧车站在京上广等特大城市的建设已经悄悄起步，每年平均至少新增一个城市发展城市轨道交通，对智慧城轨发展跃跃欲试。
《城市轨道交通综合监控系统》课程标准
《城市轨道交通综合监控系统》课程标准课程代码：20160513课程类型：理实一体化课学时/学分： 32/2适用专业：城市轨道交通运营管理一、课程概述1.课程的性质、地位城市轨道交通类专业的必修课程。
2.主要学习内容通过本课学习，学生能够熟悉和掌握城市轨道交通车站监控作业的办理，掌握综合监控系统各个子系统的监控要点，能够熟练进行各个子系统的常规监视操作，能够正确及时完成监控联系任务，为城市轨道交通运营管理中行车组织工作、客运组织工作培养了工作能力，为学生在未来职业发展过程中的从站务员晋升到综控员打好基础。
在制定授课计划中严格遵守能够进行实践教学就采用实践教学的原则，授课过程不采用满堂灌的传统模式授课，引发学生的积极主动性，重在引导，多设计练习和课后大作业，从而体现实用的元素。
3.与前续课程的联系在学习前续课程《城市轨道交通车站机电设备》之后，继续对这些设备的监控系统进行进一步的学习。
4.与后续课程的关系为学生后续学习的《城市轨道交通行车综合演练》打好设备使用和监视的基础。
二、课程目标本课程的学习情境设计是依据以工作过程为导向，以典型工作任务为基点，综合理论知识、操作技能和职业素养为一体的思路设计的。
通过该系列学习情境的学习，学生不但能够熟悉和掌握城市轨道交通车站监控作业的办理，掌握综合监控系统各个子系统的监控要点，能够熟练进行各个子系统的常规监视操作，能够正确及时完成监控联系任务。
1.知识目标学习完本课程后，学生能够（1）掌握各个子系统的监视界面；（2）掌握综合监控系统的正常、故障、报警界面；（3）了解各个子系统的功能、作用。
2.素质目标（1）能够遵守各项规章制度，积极支持和推行，能够进行过程控制，较为高效完成任务；（2）能够分析原因，改进学习，能够管理时间，检查调整；（3）能够明确工作任务，接受工作安排，遵守合作承诺；（4）能够识别有效信息，归纳内容要点；（5）能够树立团队意识、积极交流表达，能够有积极的人生观；（6）能准备的进行自我定位，努力工作，并承担责任；（7）在紧急情况下，能快速的进行自我调整，沉着、冷静培养学生的沟通能力及团队协作精神。
城市轨道交通综合监控系统课件--单元2--颜月霞
2.2.2综合监控系统中央级电力监控 功能
• 1．监视供电设备。调度员工作站和综合显示屏的 人机界面实现对全线供电系统设备运行状态的实时 监视、故障报警和保护复归。
• 2．显示供电系统。调度员工作站和综合显示屏显 示供电系统图、变电所主接线图、牵引网供电分段 示意图、程序控制图等用户画面，以及变电所盘面 图。
• 3．监视和记录车站典型区域测试点的温度、湿 度、压力等环境参数。
• 4．监视车站公共区通风空调系统、水系统的参 数和状态，实现对车站公共区通风空调系统的控 制。
• 5．对所有监控设备实现手动或自动模式控制。
• 6．实现将车站被控设备运行状态、报警信号以 及监测点数据送至控制中心，接受中央级的各种 运行模式指令。
• 2．监视。监视全线各车站的通风与空调系统、给 排水系统、空调系统、电梯、自动扶梯、动力照明 系统、导向系统以及集中冷站等设备的运行状态。
• 3．记录。监视和记录各车站站厅、站台和管理设 备用房的温度、湿度等环境参数。
• 4．控制。实现设备点控和模式控制功能。
• 5．火灾控制。实现隧道火灾的模式控制功能。
• 2．在系统故障或者发生灾难等紧急事件情况下 ，具备隧道火灾模式、车站火灾模式、隧道阻塞 模式、屏蔽门应急开启、列车自动监控系统的紧 急停车、扣车和放行、自动售检票系统闸机释放 、门禁系统电锁的释放、牵引网紧急断电以及和 各个紧急情况相关的联动功能。
• 3．盘面指示灯状态显示和现场设备状态一致， 按钮、开关控制以及联锁功能、试灯功能正常。
• 2．显示任意选择的管辖范围内的闭路电视监控 视频图像。
• 3．在中央控制室综合显示屏上应显示闭路电视 监控视频图像。
城市轨道交通综合监控系统课件--单元10--颜月霞
10.2 闭路电视监控系统的组成
• 闭路电视监控系统由摄像机、控制部分、传输部 分、监视器、报警部分和网管部分等六部分组成 。
• CCTV监控系统可以为车站值班员提供对站厅的 售票亭、自动售票机、闸机出入口、自动扶梯出 入口、站台、机房等主要区域的监控；可以为列 车司机和站台工作人员提供对相应站台的旅客上 、下车情况；为控制中心的行车、环控、电力、 公安等调度员或值班员提供对各个车站或机房的 监控点画面。控制中心调度员可根据其权限选择 上调各车站摄像机的监控图像，并能对该摄像机 的云台和电动镜头进行控制。控制中心和车站的 监控中心应具有录像功能。
CCTV系统操作
• 一、基本操作人员 • 二、基本操作
作业
• 1、CCTV系统一般可分为哪三个部分？分别是什 么作用？
• 2、CCTV的摄像机按外形分有哪些类型？ • 3、CCTV系统除了应用在地铁上之外，你还能列
出三个使用的场景或地点吗？ • 4、摄像机上一般有防护罩和云台，它们有什么
作用？ • 5、CCTV的传输方式有哪些？（至少三种） • 6、CCTV系统可分为哪三类？
CCTV系统功能
• 一、车站车辆段监控功能 • （1）监控功能 • （2）图像选择与控制功能 • 二、优先级设置功能 • 三、字符叠加编辑功能 • 四、录像及回放功能
• 五、报警联动功能 • 六、视频传输控制功能 • 七、换乘站的视频共享 • 八、定时开关机及远程控制功能 • 九、车载监控功能 • 十、系统管理 • 十一、用户管理
高速数据传输
城市轨道交通综合监控系统课件--单元7--颜月霞
实训7-1识读ATS控制台界面
• 请同学们仔细识读下图7-2中的各个图形和符号 请2人一组，一人描述一人倾听和纠正。直到教 师抽样检查全部读懂为止。
•实训7-2 利用ATS控制台基本 操作
• 在ATS实训室，利用软件系统，请同学们两人一 组，一起研究利用ATS控制台进行接发车的基本 操作，进行ATS模拟软件基本操作练习。每组进 行操作考试，直到合格为止。
• 实际开行的图定列车数=运行图计划开行列数－ 停运列车数
• 运行图兑现率＝实际开行的图定列车数／运行图 计划开行列数*100％
• 列车走行车公里=每节车日运行公里数之和（含 出入段/场及折返线）偏离=列车在各站到发实际 时刻与运行图计划时刻的差值。
• 晚点列车的统计内容及方法如下：
• 1分钟及以上、2分钟及以上、5分钟及以上晚点 列车数的统计，每天末班车后，ATS系统自动生 成当天的统计报表。
控制状态表示灯
表 7-1ATS 控制台控制状态表示
遥控：控制权限在调度中心
站控：控制权限在车站，通 过 LATS 下达命令
紧急站控：控制权限在车 站，通过 CI 下达命令
（2）主要设备状态表示见表 7-2 所列。
设备状态表示
表 7-2 设备状态表示
稳定灰色：设备离线
稳定深绿：车站服务器 A 联 通，处于主机状态
7.4驾驶控制和指示器人机界面
• ATC显示屏用来作为司机与列车控制系统之间的 人机界面，每个司机室中均配置一个ATC显示屏 。只有当将主钥匙开关切换至"ON"位置才可以 使ATC显示屏变为有效。当ATC显示屏有效时，其 屏幕点亮，表示该ATC显示屏可从其触摸屏上接 受命令。当ATC显示屏无效时，其屏幕变暗，此 时不会接受任何命令，但设备本身处于通电状态 。
综合监控系统的故障分析
监控监控系统论文序言在城市轨道交通运营中，为了保证旅客安全，列车有效运行，设备正常工作，必须对轨道交通各个环节进行监控管理。
在轨道交通发展的进程中，各专业按照自己的技术特点，各自发展一套监控系统：供电系统化采用计算机监控通过RTU 加低速数据交通的方法在中央监控中心采用前置通信机将各车站信号综合在一起；环境与设备监控系统也采用PLC系统和PLC网络，通过骨干网将各车站PLC 监控系统的信息传送到中央监控中心；信号系统更是发现了自己强大的ARC系统。
防灾报警系统，AFC等机电系统也有自己的独立网络，这些分立的系统都有本专业的服务器，操作站等设备，都有各自的通信网络，采用各不相同的监控软件。
这些分立监控系统难于实现信息互通，资源共享，要实现轨道交通运营的协调统一管理，往往不得不加入人工干涉，采用手动模式进行操作。
这样就大大提高了可靠性，响应性和运营效率。
因此，建立完整的轨道交通监控系统是必要的，综合监控系统取代分立监控系统是必要的。
第一章综合交通系统概述轨道交通综合监控（ISCS）系统是以现代计算机技术，网络技术，自动化技术和信息技术为基础的大型计算机集成系统。
该系统集成了多个自动化专业子系统，并在集成平台支持下对专业进行统一监控，实现各专业系统的信息共享和系统之间的联动控制功能，提高运营效率，为实现城市轨道交通现代化运营管理提供信息化基础。
第二章综合监控系统的基本功能城市轨道交通综合监控系统的基本功能定位确立三个原则：为运营服务、为设备维护服务、为乘客服务。
综合监控系统功能分为中央级功能、车站级功能和互联系统功能三个层次（1）综合监控系统应该满足正常模式，阻塞模式，故障模式和灾害模式的联动控制要求。
触发联动控制应该包括事件触发，时间触发和人工触发。
（2）综合监控系统应该旅游，模式控制，顺控和点控功能。
（3）综合监控系统应该实现故障自诊断功能，应该实现远程故障诊断，远程维护功能。
（4）综合监控系统应该具有时钟同步功能。
城市轨道交通综合监控系统课件--单元9--颜月霞
单元九 公共广播子系统
学习情境
某年某月某日下午，在四号线某地铁车站突然有值班人员在广播：“现 在广播寻人启事：“请大家留意一位老人，上身穿深色衣服，白鞋，口 齿不清，现在与家人在乘坐地铁过程中走散，家人非常着急，请看到老 人者与工作人员联系，谢谢”。 地铁的广播系统都有什么样的功能呢？
广播方式控制和监听，并监视全线PA的各区及 站占用工作状态及操作员身份和PA的设备报警 。
课堂讨论
• (１)讨论与交流一：公共广播系统与ISCS系统的 接口多少合适？
• (２) 讨论与交流二：广播系统在ISCS系统中的作 用和地位？
• (３) 讨论与交流三：广播系统什么情景下需要多 种语言？
严重故障，无法对此站进行广播；
• d.广播区被占用，话筒播音状态； • e.广播区被占用，语音播音状态； • f.广播区被占用，线路播音状态；
• 车站功能
9.3广播系统操作
• ISCS提供控制中心及车站的广播系统示意图，如 图9-3所示。
• 9．3.1 控制中心广播 • ISCS提供的中心广播用于广播分区的选择控制和
实施对全线各车站的广播和监督控制。 • 3．ISCS提供的中心广播用于广播分区的选择控
制和广播方式控制和监听，并监视全线PA的各 区及站占用工作状态及操作员ID和PA的设备报警 。 • 4．ISCS提供的车站及车辆段广播监听功能，用 于监听某个广播区正在播放的内容。
• 二、简答题 • 1．公共广播系统（PA）与综合监控系统（ISCS
选区进行一个或多个广播。 • （2）中心广播终端 • 中心广播终端采用图形化界面，界面一般显示内
容有：
• 主界面以图形方式显示全线各站的名称及位 置，同时显示各站的状态，可否进行广播以及广 播的占用情况：
城市轨道交通综合监控系统课件--单元14--颜月霞
• 二、简答题 • 1. 综合后备盘的巡查内容有哪些？ • 2. 综合监控系统设备故障的维修一般有哪几类？哪几种维修方式 ？ • 3. 综合后备盘按下按钮后没有相应动作怎么办？ • 4．综合后备盘出现按钮灯或者指示灯不亮，蜂鸣器不响故障怎 么处理？
附录：中英文对照
缩写词 AI/AO ATO
英文解释 Analogue Input/Analogue Output Automatic Train Operation
地点 序号 巡检内容
巡查人员 巡检步骤 巡检标准
日期 结果 检查 设备故障或异 常情况 备注
1
盘面的指 示灯
是否亮 按钮盖是否损坏 系统试验按钮是否 正常
正常亮 正常使用、无损坏 试验按钮正常、 指示 灯正常亮起 无裂纹、 刮花或破损 现象 卡座牢固、 螺钉无松 动
口 口 口
2
设备外观
是否有裂纹、刮花 或破损
•课堂讨论
• (１)交流与讨论一：综合监控系统的维护人员应该是谁？维修人 员应该是谁？？。 • (２) 交流与讨论一：综合监控系统的维修机构都怎样设置是合理 的？。
• (３) 交流与讨论一：常见有哪些故障？怎么处理？
• 实训14-1综合监控设备的故障处理
• 在实训中心，针对车站综合监控设备IBP盘的常见故障进行分组
城市轨道交通综合监控 系统
颜月霞
2016.06.22
CONTENT 01
单元一 综合监控系统概述
02
03
单元二 综合监控系统功能
单元三 综合监控系统技术基础
04
单元四综合监控系统设备组成
05
单元五 环境与设备监控 (BAS)监控子 系统
CONTENT
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或破损
现象
3
连接部件 用旋具紧固电线卡 卡座牢固、螺钉无松 口
的紧固情 座及螺钉
动
况
观察接线状况
各设备接线无松脱、 口
锈化、破皮等
4
柜体后门 散热风扇是否正常 散热风扇正常运转、 口
内情况
无异响
照明灯管是否正常 照明灯管正常亮，平 口
时关闭
接地端子排是否正 接地端子排正常接 口
常接地
地
防火泥是否脱落、 防火泥是无脱落、无 口
• 设备层的功能主要包括采集现场信息、上传监控信息和执行控制
地点
巡查人员
日期
序号 巡检内容 巡检步骤
巡检标准
结果 设备故障或异
检查 常情况
1
盘面的指 是否亮
正常亮
口
示灯
按钮盖是否损坏 正常使用、无损坏 口
系统试验按钮是否 试验按钮正常、指示 口
正常
灯正常亮起
2
设备外观 是否有裂纹、刮花 无裂纹、刮花或破损 口
3．常见故障处理
• 关于常见故障处理，以综合后备盘的两个常见故障处理为例说明 ：
• 1）．按下按钮后没有相应动作故障 • （1）确认相应系统已经对IBP端子排送电。 • （2）找到该按钮控制线在后面端子排上对应的端子。检查端子
排接线以及按钮后面接线有无松动、松脱。如有，紧固端子和接 线。 • （3）松脱端子排接线，检查按钮是否正常。 • 对于常开按钮、交替按钮常开端子。一人在前面盘面按压按钮（ 或按下端子），另一人用万用表的电阻挡或者短路挡检测上述两 个端子。如果电阻接近0，或用短路挡发出蜂鸣声，证明IBP盘内
07 单元七 列车自动监控子系统 08 单元八 供电监控子系统
09 单元九 公共广播子系统 10 单元十 闭路电视监控子系统 11 单元十一 自动售检票(AFC)监控
子系统
12 单元十二 乘客信息(PIS)监控 子系统
CONTENT
13 单元十三 安全门监控子系 统
CONTENT
14 单元十四 综合监控运行维护 和故障处理
工作内容
(１)参观认识车站综合监控系统的终端设备。 (２)了解综合监控系统构成。 (３)了解综合监控系统的日常维护。
相关知识
第一节运行维护 第二节综合监控系统故障处理
第一节运行维护
• 1.系统结构 • 一般来说综合监控系统的总体结构可以分为三层：最上层为信息
管理层或称上位监控层、中间层为就地控制层、最底层为设备层 ，其中信息管理层包括中央级信息管理层和车站信息管理层。
城市轨道交通综合监控 系统
颜月霞
2016.06.22
01 单元一 综合监控系统概述
CONTENT
02 单元二 综合监控系统功能
03 单元三 综合监控系统技术基础
04 单元四综合监控系统设备组成
CONTENT 单元五 环境与设备监控 (BAS)监控子 05 系统
06 单元六 火灾集中报警监控子 系统
•课堂讨论
• (１)交流与讨论一：综合监控系统的维护人员应该是谁？维修人 员应该是谁？？。
• (２) 交流与讨论一：综合监控系统的维修机构都怎样设置是合理 的？。
• (３) 交流与讨论一：常见有哪些故障？怎么处理？
• 实训14-1综合监控设备的故障处理
• 在实训中心，针对车站综合监控设备IBP盘的常见故障进行分组 处理训练。 • 故障一：按钮不起作用了 • 故障二：表示灯不亮
• 信息管理层的功能主要包括对底层监控对象的监控功能、各接入 系统的信息互通和协调互动功能、监控信息的汇总统计功能以及 系统的维护管理功能。该部分功能主要由综合监控系统来完成。
• 中间控制层的功能主要包括接受底层设备上传的监控信息、下传 的控制命令和控制器之间底层联动等功能，该部分功能一般由相 关子系统（比如PSCADA、BAS、FAS等）来完成。
思考题
• 一、填空
• 1、一般来说综合监控系统的总体结构可以分为三层：最上层为
信息管理层或称上位监控层、中间层为
层、最底层为设
备层，其中信息管理层包括 层和车站信息管理层。
• 2、设备层的功能主要包括采集现场信息、上传监控信息和 等功能。
• 3、综合监控系统的运机构包括
、各车站、
等。
• 4、在线路控制中心设置有环控调度员、主要负责 等。
PART thirteen
单元十四 综合监控运行维护 和故障处理
单元十四 综合监控 运行维护和故障处理
学习情境
相关知识
课堂讨论 相关技能
PART ONE
学习任务 综合监控系统的 总体认识
拓展知识
复习与思考
学习情境
北京市地铁某车站在十八大会议期间，有组地铁志愿人员一直在车站帮助车站引导客流 ，维护客运秩序，这一天值班站长带领本班志愿人员参观了车站控制室，并给大家介绍 了控制室里那个大大的综合后备盘，志愿者们知道了综合后备盘又叫紧急控制盘，可以 实现以下控制功能：禁止列车进入站台；紧急启动主排水泵、消防水泵；紧急启动排烟 风机；紧急切断接触轨电源；紧急打开车站闸机；紧急打开车站屏蔽门等。 综合监控系统的这些设备日常的运行和维护是怎样的呢？
有否漏洞
漏洞、封堵严密
5
盘面、柜体 对盘面、柜体内外 盘面、柜体内外均干 口
内外卫生 进行卫生清扫
净、清洁、无积尘
备注
第二节综合监控系统故障处理
• 1．维修类型 • 综合监控系统设备故障的维修一般有三大类：一类维修是当设备
发生故障时，通过使用替代模块和配件的方法，使得系统在最短 的时间内恢复运营；二类维修是指拆除下来的可替代模块和配件 的修理和软件程序的维修，此类维修适用于对故障件的维修和仅 仅需要对系统软件进行修复升级的情况；三类维修时从二类维修 中得到的模块和配件的深入修理和软件程序的维修以及工厂维修 。此类维修是前两类维修的延伸，对维修水平要求最高。
• 5、在线路控制中心设置有 给和运转监视等。
、主要负责全线电力的统一配
• 二、简答题 • 1. 综合后备盘的巡查内容有哪些？ • 2. 综合监控系统设备故障的维修一般有哪几类？哪几种维修方式
• 2．维修方式
• 综合监控系统设备故障的维修一般有三种方式：（1）定期维护 方式，由维修人员根据检修日程安排定期进行维护，包括线路检 查、设备运行情况检查、计算机设备磁盘清理等。（2）故障维 护方式，由维修人员针对报告的设备故障信息进行设备更换、线 缆更换、现场维修等。（3）在线维护方式，主要是指软件的维 护，一般在正常运营期间不能进行软件修改，由软件测试平台编 制并测试通过在非运营时间段进行下载更新。